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焊接接头超声波探伤 罗爱民中国石化集团胜利石油管理局海上石油工程技术检验中心2011年6月21日 胜利海检OPES 2 1 三 1 主要内容 焊接加工及常见缺陷 钢制对接接头超声检测 曲面 管座角焊缝和T形接头超声检测 管环焊缝超声检测 A体钢对接接头超声检测 堆焊层超声检测 铝及铝合金焊接接头超声检测 小径管焊接接头超声检测 在用承压设备焊接接头超声检测 焊接接头缺陷性质与非缺陷回波分析 锅炉压力容器及一些钢结构件主要是采用焊接加工成形的 因此作为焊缝检验人员了解一些焊接有关知识是有必要的 1 1焊接接头形式什么是焊接 利用电能或其他形式的能转化成热能 使接头的金属形成熔化或半熔化状态 通过熔化金属的治金反应或施加外力等将两母材牢固结合在一起的过程 一 焊接加工及常见缺陷 焊接方法如何分类 四大类 熔焊 压焊 钎焊和特种焊 锅炉 压力容器 压力管道等特种设备的焊接大多采用熔焊 常见的熔焊有 手工电弧焊 SMAW 埋弧自动焊 SAW 气体保护焊 GMAW 惰性气体保护焊 CO2气体保护焊 混合气体保护焊 药芯焊丝自动焊 电渣焊 一 焊接加工及常见缺陷 焊接接头有哪几种形式 主要有 对接接头 角接接头 T形接头和搭接接头等几种 一 焊接加工及常见缺陷 图1 对接接头 常用于锅炉 压力容器筒体纵 环焊缝 封头拼接焊缝 封头与筒体连接焊缝 接管与管子的对接焊缝等 有双面焊对接接头 单面焊对接接头和带垫板的单面焊对接接头等几种形式 角接接头 常用于锅炉压力容器接管 法兰 夹套 管板 管子和凸缘的焊接 T形接头 常用于锅炉炉胆与管板 压力容器中换热器的筒体与管板的焊接 搭接接头 在锅炉压力容器受压件结构中应用较少 常用于常压油槽等焊接结构中 一 焊接加工及常见缺陷 1 2焊缝坡口形式为保证两母材施焊后能完全熔合 焊前应把接合处的母材加工成一定的形状 这种加工后的形状称为坡口 常见的坡口型式有 型 V型 单V型 U型 X型 双U型 K型等 一 焊接加工及常见缺陷 图2 V形坡口各部分名称见右图V形坡口焊接接头各部分名称见右图 一 焊接加工及常见缺陷 图4 图3 对接焊缝采用手工电弧焊 埋弧自动焊 气体保护焊和药芯焊丝焊 可根据板厚分别采用不开坡口 X形坡口 V形坡口 单U形坡口或双U形坡口等形式 角接焊缝和T型接头常采用V形 单边V形 U型和K型等坡口形式 搭接焊缝不开坡口即可施焊 一 焊接加工及常见缺陷 1 3焊缝中常见缺陷焊接过程中在焊接接头中产生的金属不连续 不致密或连接不良的现象称焊接缺陷 焊缝中常见的缺陷有 一 焊接加工及常见缺陷 1 形状和尺寸不良 主要有咬边 焊瘤 凹坑 未焊满 烧穿 成形不良 错边 塌陷 表面气孔 弧坑缩孔 各种焊接角变形 波浪变形等 这些缺陷存在将对超声波探伤缺陷判断产生影响 因此 在对焊缝进行超声波探伤前 必须先对工件焊缝外观进行检查 发现有上缺陷时应尽量设法清除 一 焊接加工及常见缺陷 2 内部缺陷主要有气孔 夹渣 未焊透 未熔合和裂纹等 这些缺陷是超声波探伤的检测对象 检测的目的就是要发现这些缺陷 从事超声波探伤的人员必须了解其产生的特点 分布规律和对超声波的反射特性 一 焊接加工及常见缺陷 1 气孔是在焊接过程中焊接熔池吸收了过量的气体或治金反应产生的气体 在冷却之前来不及逸出而残留在焊缝金属内所形成的空穴 气孔所含的气体通常有 氢气 氮气 一氧化碳和二氧化碳等 产生气孔的主要原因 焊接前焊条或焊剂未烘干 焊件表面污物清理不净 焊接过程中熔池保护不良等 气孔形状 大多呈球形或椭圆形 也有条形等其他形状的气孔 气孔存在方式 单个气孔 链状气孔和密集性气孔 一 焊接加工及常见缺陷 2 夹渣是指焊后残留在焊缝金属内部的熔渣或非金属夹杂物 由焊接冶金反应产生的 焊后残留在金属中的微观非金属杂质 如氧化物 硫化物等 称夹杂物 钨极惰性气体保护时由钨极进入到焊缝钨粒称夹钨 产生夹渣的主要原因 焊接电流过小 焊速过快 焊接过程清渣不干净等 夹渣的存在形式 点状夹渣和条状夹渣 一 焊接加工及常见缺陷 3 未焊透焊接时接头根部未完全熔透的现象 对对接焊缝也指焊缝深度未达到设计要求使焊缝金属没有进入接头根部的现象 称未焊透 未焊透 是指焊接接头根部母材与母材未熔化焊合 未焊透产生的主要原因 焊接电流过小 运条速度过快或焊接规范不当 如坡角度过小 根部间隙过小或钝边过大 等 未焊透存在的部位 焊接接头根部 即钝边与钝边之间的未熔化焊合 一 焊接加工及常见缺陷 4 未熔合是指填充金属与母材之间或填充金属与填充金属之间未熔化焊合 产生未熔合的主要原因 坡口清理不干净 运条速度过快 焊接电流过小 焊条角度不当 产生了弧偏吹 焊接处于向下焊位置时 在母材未熔化时已被铁水复盖等原因产生 未熔合存在的部位 坡口未熔合 根部未熔合和层间未熔合 一 焊接加工及常见缺陷 5 裂纹是指在焊接过程中或焊后或焊后热处理中 在焊缝或焊接接头热影响区产生的局部破裂或缝隙 按裂纹成因分为 热裂纹 冷裂纹和再热裂纹等 热裂纹是由于焊接工艺不当在施焊时产生的 冷裂纹是由于焊接应力过高 焊条焊剂中含氢量过高或焊件拘束应力过大造成的 常在焊缝冷却到一定温度后产生 因此又称为延迟裂纹 再热裂纹一般是焊件在焊后再次加热 消除应力或改善组织的加热过程 而产生的 按裂纹的分布分为 焊缝区裂纹和热影响区裂纹 按裂纹的取向分为 纵向裂纹和横向裂纹 一 焊接加工及常见缺陷 a 热裂纹热裂纹是焊接过程中焊缝和热影响区金属冷却到固相线附近的高温区产生的焊接裂纹 都是沿奥氏体晶界发生开裂 热裂纹中结晶裂纹是焊缝金属在结晶过程中处于固相线附近的温度范围内 由于凝固金属的收缩 而且此时残余的液相不充足 在承受拉伸应力时造成沿晶界开裂 一 焊接加工及常见缺陷 多产生在含硫 磷 碳 硅较多的碳钢及低合金钢 低中合金钢焊缝中 也产生在单相奥氏体钢 镍基合金及某些铝合金焊缝中 结晶裂纹通常产生焊缝金属上 在个别情况下也发生焊接热影响区 一 焊接加工及常见缺陷 热裂纹中高温液化裂纹是由于焊接热循环峰值温度作用下 在焊接热影响区和多层焊的层间金属中如果含有低熔点共晶组成物 即可被重新熔化 当受到一定的拉伸 一 焊接加工及常见缺陷 内应力时就会诱发和产生奥氏体晶间开裂 高温液化裂纹多发生在硫 磷 碳等杂质较多的铬镍高强度钢 奥氏钢 某些镍基合金的近缝区或多层焊的层与层之间 在母材及焊丝中 杂质含量越高产生高温液化裂倾向越大 一 焊接加工及常见缺陷 热裂纹中多边化裂纹是焊缝和近缝区在固相线温度以下的高温区内 由凝固金属中许多晶格缺陷 空穴 错位 物理化学性能不均匀性 组织的疏松 高温强度及塑性低等原因在温度和应力作用下 产生沿着多边化边界开裂 多边化裂纹大多产生在纯金属或单相奥氏体合金焊缝或焊接热影响区 一 焊接加工及常见缺陷 b 冷裂纹冷裂纹是焊接接头冷却到较低的温度以下 大约在钢的马氏体转变温度 即MS或200 300 的温度区 以下 由于拘束应力 淬硬组织和氢的作用下产生的裂纹 冷裂纹主要发生在低合金钢 中合金钢和高碳钢焊缝的热影响区 一 焊接加工及常见缺陷 延迟裂纹是冷裂纹中一种比较普遍的形态 是钢的焊接接头冷却到室温后 并在一定时间 几小时甚至十几天 才出现的焊接冷裂纹 可在焊接接头的不同部位产生不同的延迟裂纹 产生在沿应力集中的焊缝根部所形成的焊接冷裂纹称焊根 一 焊接加工及常见缺陷 裂纹 产生在沿应力集中的焊趾处所形成的焊接冷裂纹称焊趾裂纹 裂纹取向与焊道平行 由焊趾表面向母材深处扩展 产生在靠近堆焊焊道的热影响区内形成的焊接冷裂纹称焊道下裂纹 一般情况下裂纹取向与熔合线平行 也有垂直于熔合线的 一 焊接加工及常见缺陷 c 再热裂纹焊后焊件在一定温度范围再次加热时 由于高温及残余应力的共同作用而产生的晶间裂纹称消除应力裂纹 也称再热裂纹 再热裂纹也是沿晶开裂 但再热裂纹只在较低温度下一定范围内 约550 650 敏感 而热裂纹是在结晶过程中的固相线附近发生 一 焊接加工及常见缺陷 再热裂纹多发生在低合金高强钢 珠光体耐热钢 奥氏体不锈钢以及镍基合金的焊接接头粗晶段 高强钢厚壁容器焊缝常出现这种再热裂纹 一 焊接加工及常见缺陷 d 层状撕裂焊接时 在焊接构件中沿钢板轧层形成的呈阶梯状的一种裂纹称层状撕裂 属低温开裂 撕裂的温度不超过400 产生层状撕裂的原因主要是由轧制钢材内部存在分层状夹杂物 特别是硫化物 夹杂物等 和在焊接时产生垂直于轧制方向的应力 一 焊接加工及常见缺陷 使焊接热影响区产生 台阶 状开裂 可穿晶发展 层状撕裂大多发生在屈服强度高 且含有不同程度夹杂物的高强钢 如厚壁容器 大型结构件等T型接头 十字接头和角接头焊缝母材上 如T型接头的翼板上 比较易于产生层状撕裂 当焊接接头中存在微气孔 微裂纹 咬肉 未焊透等尖角效应缺陷时都可能在应力作用下发生为层状撕裂 一 焊接加工及常见缺陷 2 1焊接接头超声检测技术等级为什么要分等级 有哪几个等级 A B C 主要根据检测面的数量 检测探头的多少 是否检测横向缺陷 焊缝余高是否磨平来进行划分 如何选用 JB T4730 3 2005标准规定 超声检测技术等级选择应符合制造 安装 在用等有关规范 标准及设计图样规定 二 钢制对接接头超声检测 1 A级检测 原则上适用于与承压设备有关的支承件和结构件焊接接头的检测 技术要求 仅适用于母材厚度8mm 46mm的对接焊接接头 可用一种K值探头采用直射波法和一次反射波法在对接焊接接头的单面单侧进行检测 一般不要求进行横向缺陷的检测 2 B级检测 适用于一般承压设备对接接接头的检测 技术要求 a 母材厚度8mm 46mm时 一般用一种K值探头 采用直射波法和一次反射波法在对接焊接接头的单面双侧进行检测 二 钢制对接接头超声检测 b 母材厚度大于46mm 120mm时 一般用一种K值探头采用直射波法在焊接接头的双面双侧进行检测 如受几何条件限制 也可在焊接接头的双面单侧或单面双侧采用两种K值探头进行检测 c 母材厚度大于120mm 400mm时 一般用两种K值探头采用直射波法在焊接接头的双面双侧进行检测 两种探头的折射角相差应不小于10 d 应进行横向缺陷的检测 检测时 可在焊接接头两侧边缘使探头与焊接接头中心线成10 20 作两个方向的斜平行扫查 见图5 如焊接接头余高磨平 探头应在焊接接头及热影响区上作两个方向的平行扫查 见图6 二 钢制对接接头超声检测 二 钢制对接接头超声检测 图6平行扫查 图5斜平行扫查 3 C级检测 适用于重要承压设备对接接接头的检测 a 采用C级检测时应将焊接接头的余高磨平 对焊接接头两侧斜探头扫查经过的母材区域要用直探头进行检测 b 母材厚度8mm 46mm时 一般用两种K值探头采用直射波法和一次反射波法在焊接接头的单面双侧进行检测 两种探头的折射角相差应不小于10 其中一个折射角应为45 c 母材厚度大于46mm 400mm时 一般用两种K值探头采用直射波法在焊接接头的双面双侧进行检测 两种探头的折射角相差应不小于10 对于单侧坡口角度小于5 的窄间隙焊缝 如有可能应增加对检测与坡口表面平行缺陷有效的检测方法 d 应进行横向缺陷的检测 检测时 将探头放在与焊缝及热影响区上作两个方向的平行扫查 见图6 二 钢制对接接头超声检测 二 钢制对接接头超声检测 2 2检测条件的选择1 检测面准备检测面包括检测区和探头移动区 检测区的宽度 焊缝 两侧母材厚度30 5 10mm 探头移动区光洁度 表面粗糙度 6 3 m 露出金属光泽 探头移动区宽度 探头移动区L为 a 采用一次反射法或串列式扫查探测时 探头移动区应大于1 25P b 采用直射法探测时 探头移动区应大于0 75P a 反射法 L 1 25P 2 5K 2 5Ttg 式中 P 跨距mm T 母材厚度mm K 探头K值等于tg 探头折射角 b 直射波 一次波 L 0 75 2TK 1 5TK式中字母意义同上 二 钢制对接接头超声检测 图7检测区 2 耦合剂 水 化学浆糊 机油 甘油 变压器油 润滑脂等 水 流动性好 传输方便 价格便宜 但易流失 使焊缝生锈 自动检测系统中常用 甘油 声阻抗大 耦合好 但易对工件形成腐蚀坑 贵 在工作量小的时候可采用 机油 变压器油 附着力 黏度 润湿性较适当 无腐蚀 不贵 但去除较麻烦 比较常用 化学浆糊 耦合效果和机油差别不大 易清洗 目前在野外探伤应用最多 3 频率 通常2 5MHZ 薄板 5MHZ 二 钢制对接接头超声检测 4 K值选择 选择原则 三条原则 使声束扫查到整个焊缝截面 不漏检 使声束中心线尽量与主要危险性缺陷垂直 提高危险性缺陷检测率 焊缝中危险性缺陷大多与表面垂直 保证有足够探伤灵敏度 二 钢制对接接头超声检测 如光从探头考虑 从斜入射往复透过率角度分析 有机玻璃 钢折射角 40 50 相当于K 1左右 往复透过率最高 大于20 30 此时检测灵敏度最高 50 60 时 往复透过率17 20 相当K 1 5 60 70 时 往复透过率14 17 相当K 2 二 钢制对接接头超声检测 70 80 时 往复透过率10 14 相当K 2 5 K3 80 90 时 往复透过率10 0 即 越大 K越大 往复透过率越小 灵敏度越小 当然灵敏度除了探头K值 还有仪器配合 二 钢制对接接头超声检测 为保证声束扫查到整个焊缝 探头K值必须满足 a b分别为上 下焊缝宽 二 钢制对接接头超声检测 标准中K值选择推荐定 二 钢制对接接头超声检测 K值测定 CSK A用 1 5 K 3 5 或 50 K 3 5 不太精确CSK A用 1 6孔单孔法 L 入射点至孔水平距 d 孔深 双孔法 比较准确 二 钢制对接接头超声检测 二 钢制对接接头超声检测 图8双孔法测定K值 孔深d1和d2应和板厚相当 一般取d1 T d2 2T或 d2 T 如取d1 T d2 2T 则 二 钢制对接接头超声检测 5 检测方式的选择a 纵向缺陷检测 T 6 46用一种K值探头 一 二次波 即直射波和一次反射波 A级在对接焊缝单面单侧检测 B及检测为单面双侧检测 C级检测为用两种K值的直探头在焊缝单面双侧用一次波或二次波检测 其中一个探头K 1 两个探头折射角相差 10 二 钢制对接接头超声检测 46 T 120不适用于A级检测 对B级检测探头用一种K值 对C级检测用两种K值 一次波检测 即直射波 在对接焊缝双面单侧或双面双侧检测 120mm T 400mm用两种K值探头 一次波 即直射波 在焊缝双面双侧检测 二 钢制对接接头超声检测 焊缝侧和面的说明见下图 二 钢制对接接头超声检测 图9焊缝检测时面 侧示意 b 横向缺陷C级检测应磨平焊缝 一种或两种K值 用一次波在焊缝上平行焊缝扫查 B级检测不必将焊缝磨平即有余高焊缝 在焊缝两侧平行焊缝或斜平行焊缝扫查 一种或二种K值 电渣焊缝 K1探头45 斜平行扫查焊缝双侧 二 钢制对接接头超声检测 c 母材检测C级检测 应先用直探头检测 检测是否有影响斜探头检测结果的分层或其他缺陷 该项检测仅作记录 不属于对母材的验收检测 技术要点 接触式脉冲反射法 2 5MHz直探头 探头直径10 25mm 灵敏度 母材完好处二次底波100 记录20 以上的回波信号 二 钢制对接接头超声检测 2 3标准试块定义 用于仪器探头系统性能校准和检测校准的试块 标准试块种类 焊接接头用标准试块包括 CSK A CSK A CSK A CSK A 适用范围 CSK A CSK A CSK A适用于壁厚范围为6 120mm的焊接接头 CSK A CSK A系列试块适用于壁厚范围为120 400mm的焊接接头 二 钢制对接接头超声检测 二 钢制对接接头超声检测 图10CSK A试块 二 钢制对接接头超声检测 图11CSK A试块 2 4扫描线比例调节1 声程法 使荧光屏水平刻度值直接与反射体的声程成比例 常用带有已知半径的圆弧试块来调节 如用CSK A IIW和 W2试块 半园试块 利用R100 R50等弧面用于非K值的折射角探头来调整 二 钢制对接接头超声检测 2 水平法使荧光屏水平刻度值直接与反射体的水平投影距离成比例 常用带有已知水平投影距离的横通孔试块来调节 如CSK A CSK A RB CSK A 半圆试块等来调整 CSK A法 先测出K值和入射点 把始波向左移动约10mm 二 钢制对接接头超声检测 对准A孔检测找到最高回波 量出水平距离L1并将A波调到水平刻度L1 用微调 对准B孔 找到最高回波 量出水平距离L2 如B波位于水平刻度Y 不在L2 则算出X L2 Y 选B孔深为A孔深的2倍 X为正值 用微调向右将B波调Y 2X处 X为负值 用微调向左将B波调Y 2X处 二 钢制对接接头超声检测 用水平旋钮将B波调至Y处 再核对A波是否在L1 一般一次成功 如A波不在L1还需再调 CSK A法 二 钢制对接接头超声检测 二 钢制对接接头超声检测 图12CSK A试块调水平 先测出探头K值 入射点 将扫描线左移约10mm 探头在位置A 对准深度d的 2横孔找到最高波 测量出水平距离L1 用微调将此回波调到水平刻度L1 将探头后移至B 使声束通过底面反射检测 深d 的 2横孔 前后移动 找到最高回波 测量出水平距离L2 此时回波若在Y 则计算X L2 Y 二 钢制对接接头超声检测 X为正值 用微调向又将 2孔波移至约Y 3X处 X为负值 用微调向左将 2孔波移至约Y 3X处 再核对A位置 如在L1 则调毕 如不在L1 需再复调 二 钢制对接接头超声检测 3 深度法使荧光屏水平刻度值直接与反射体的垂直深度成比例 用CSK A A A RB和半园试块等将相应深孔调至相应刻度 CSK A法 探头对准深d1和d2的两孔 分别找到最高波 分别调至水平刻度d1和d2 CSK A法 二 钢制对接接头超声检测 二 钢制对接接头超声检测 图13CSK A试块 探头分别在位置A和B检测 2横孔 找到 2孔最高反射 在A位置调至水平刻度d完成深度1 1在B位置调至水平刻度 2T d 二 钢制对接接头超声检测 2 5DAC曲线绘制与应用 二 钢制对接接头超声检测 二 钢制对接接头超声检测 距离 波幅曲线 图14DAC曲线 1 DAC曲线绘制 测定入射点和K值 扫描线按水平或深度1 1 如按深度1 1 在CSK A试块检测不同深度 1 6短横孔 注意 1 首先在衰减器上衰减某dB读数 如52dB 此读数可自行设定 但要保证检测工件时最大声程处检测灵敏度要求 2 设定基准波高 如50 可在40 80 间 二 钢制对接接头超声检测 抑制为零 将探头对准深10mm 1 6孔找到最高点 调节 增益 使波高达基准波高 50 检测其它深度的 1 6短横孔 分别找到最高点 不动其它仪器旋钮 只调衰减器 分别使各深度波高达基准高 50 记下相应的衰减器读数 根据所测得的不同深度 1 6短横孔回波达基准高时相应的衰减器读数 及所探焊缝板厚要求列出三条线的表 二 钢制对接接头超声检测 根据上述表中数据 作出距离 dB曲线描出判废线 定量线 评定线 表出 区和探头K值 晶片尺寸和频率 如对工件探伤还要标明表面补偿 二 钢制对接接头超声检测 2 DAC曲线应用 调整探伤灵敏度 不低于评定线 测定缺陷大小 1 当量大小 相当于 1 6 dB及确定缺陷波区域比较二个缺陷大小 二 钢制对接接头超声检测 2 测缺陷长度 区 6dB法 区 以评定线绝对灵敏度法测长 3 面板曲线制作 以CSK A为例 二 钢制对接接头超声检测 测出探头K值 入射点 仪器抑制置零 衰减器预先衰减一定dB值 如32dB 将探头对准确10mm 1 6短横孔 找到最高回波 调整 增益 如光调增益不能满足 也可调衰减器 使回波调至满幅100 记下此时衰减器读数 如30dB 二 钢制对接接头超声检测 固定 增益 衰减器 分别测20 30 40 50 60等不同深 1 6孔 找到最高回波 并在面板上标出相应波高位置 根据各深度 1 6孔回波最高位置 直接在面板上划出 1 6回波高度曲线 即为面板曲线 二 钢制对接接头超声检测 4 面板曲线应用 调灵敏度如15 46mm板厚焊缝 检测灵敏度评定线为 1 6 9dB 如表面补偿为5dB 则只要将衰减器读数减少9 5 14dB 如作曲线时读数为30dB 则此时只要将衰减读数调为30 14 16dB 就调好了灵敏度 二 钢制对接接头超声检测 确定缺陷当量波高及区域 区 1 6 9dB 1 6 3dB衰减读数为16dB时 缺陷回波高于 1 6参数线 衰减读数为22dB时 缺陷回波低于 1 6参数线 二 钢制对接接头超声检测 区 1 6 3dB 1 6 5dB衰减器读数为22dB时 缺陷回波高于 1 6参数线 衰减器读数为30dB时 缺陷回波低于 1 6参数线 区 1 6 5dB以上衰减器读数为3RdB时 缺陷回波等于或高于 1 6参数线 二 钢制对接接头超声检测 2 6声能损失差测定1 引起损失原因表面耦合差 试块与工件 表面粗糙度不同 材质衰减差 试块与工件 材质不同引起材质衰减不同 底面反射差 试块与工件 底面不同状况 二 钢制对接接头超声检测 2 测试方法 1 薄板焊缝损失差 一收一发两探头在工件上相距2P时 测得回波高为H1 具体可将波调至基准高如40 记衰减器读数NdB 再在试块上一收一发探头相距仍为2P时 测得回波高为H2 具体将波调至基准高如40 记下衰减器读数N 用衰减测出H1 H2 dB值 N N dB 二 钢制对接接头超声检测 如 dB即为 表面耦合损失差底面反射损失差材质衰减损失差 二 钢制对接接头超声检测 2 中厚板焊缝声能损失差测定 试块与工件材质 厚度相同 上表面耦合损失差 试块A面与工件光洁度相同 B面与CSK A光洁度相同 用衰减器测出B1 B2 1dB值 二 钢制对接接头超声检测 下表面反射声能损失差 用衰减测出H1 H2 2dB值 总的声能损失 dB 1dB 2dB 这里因材质相同故无材质衰减损失差 试块与工件材质 厚度不同1 材质衰减系数测定 二 钢制对接接头超声检测 试块 厚T 40mm 材质 表面粗糙度与工件相同或相近 仪器按深度1 1调 两只相同型号斜探头一收一发 测出相距1P和2P时的波幅H1 dB 和H2 dB 则衰减系数 二 钢制对接接头超声检测 S1和S2为横波声程 为斜探头内等效声程 二 钢制对接接头超声检测 如忽略 则此式约等于 二 钢制对接接头超声检测 这里对K2值探头 63 4 故忽略 10mm 二 钢制对接接头超声检测 2 表面耦合与底面反射损失差测试 一发一收两斜探头置于CSK A T 30mm 或CSK A T T1 在相距1P时测出回波高H1 dB 再将探头移至工件上 相距1P时同样测出回波高H2 dB 则表面耦合与底面反射损失差 1为 二 钢制对接接头超声检测 表面与底面反射损失 1 dB H1 H2 2 3 dB扩散 声程差引起 T1 试块厚 T2 工件厚 材质衰减引起 3 2X2 1X1 二 钢制对接接头超声检测 当试块 1 0 01dB mm时 3 2X2 2 单探头探伤时 2为来回双程 故 不为 二 钢制对接接头超声检测 2 7扫查方式 见书P289 1 锯齿形扫查 探头对准焊缝检测沿锯齿形路线扫查 2 左右扫查与前后扫查 探头对准焊缝沿左右与前后路线扫查 3 转角扫查 探头在某一位置对焊缝作转角扫查 4 环绕扫查 探头对准焊缝中某一点 以此点为中心作环绕扫查 二 钢制对接接头超声检测 5 平行 斜平行扫查 探头平行或斜平行于焊缝扫查 6 串列式扫查 用一发一收两头对准焊缝检测 作串列式扫查 二 钢制对接接头超声检测 2 8缺陷位置测定1 声程定位法根据声程 定出缺陷水平距离和深度 缺陷声程由缺陷在扫描线上位置求得 设声程为X 水平距离L 深度d 则 L Xsin d Xcos 在定位时 根据X数值 判断一次波或二次波检测 二 钢制对接接头超声检测 2 水平定位法定出缺陷水平距离 和深度d 水平距离Lf直接由水平扫描线上缺陷波位置根据水平扫描线比例得出 Lf n f n 水平扫描比例 1 n 二 钢制对接接头超声检测 深度d 一次波 二次波 二 钢制对接接头超声检测 3 深度定位 书P199 仪器按深度1 n调水平距离 L Kn f缺陷深度一次波发现 d n f二次波发现 d 2T n f对数字式探伤仪 可直接得水平距离和深度值 不必计算 仪器内将自动换算 但换算原理遵循上面的表示式 二 钢制对接接头超声检测 2 7缺陷大小测定1 缺陷幅度测定 检测中找到缺陷最高波 将缺陷波调到基准波高 读出衰减器读数 定出缺陷当量值 例 1 6 dB 再与被探工件DAC曲线中评定线 定量线 判废线比较 定出缺陷波所在区域 二 钢制对接接头超声检测 2 根据缺陷波区域决定对缺陷测长方法 区 缺陷波一个高点 用6dB法测长 缺陷波多个高点 用端点6dB法测长 GB11345用端点峰值法测长 二 钢制对接接头超声检测 区 移动探头使缺陷波降到评定线的绝对灵敏度测长 区 波高位于区 已判废 不管多长 但在发报告和返修仍要测长 可用6dB测 二 钢制对接接头超声检测 3 指示长度计量 指示长度小于10mm以5mm计 相邻两缺陷在一直线上相邻间距 较小缺陷长度 以两个缺陷之和作为一个缺陷指示长度 不含间距 二 钢制对接接头超声检测 2 8焊缝质量评级 分为 级 按标准中表23焊接接头质量分级规定执行 实际评定时 根据执行标准 和缺陷实际情况评定 焊缝超声检测质量评级一般遵循以下程序 二 钢制对接接头超声检测 1 对所探焊缝按标准规定的方法和探伤工艺准确测出缺陷的波幅 区域 指示长度 及位置分布 2 根据执行标准的质量评级要求和规定 对所探焊缝评定级别 评定时程序如下 先评不允许存在的缺陷 发现此种缺陷均不合格 不允许存在的缺陷大致有以下 1 反射波高位 区 判废线及以上区域 二 钢制对接接头超声检测 二 钢制对接接头超声检测 2 检验人员判定为裂纹等危险性缺陷者 低于评定线的缺陷只要判为裂纹也不允许 3 位于 区的缺陷指示长度超过各标准规定级别限值 这里二层意思 一是 对未规定合格级别的检验 则评为 级不合格 二是 规定合格级别的检验 如规定 级合格 则评为 级就不合格 二 钢制对接接头超声检测 允许存在的缺陷 1 波高位于 区的非裂纹类缺陷 2 规定合格级别范围内 波高位于 区 指示长度为超过合格级别规定长度的缺陷 二 钢制对接接头超声检测 3 1曲面工件对接焊接接头1 曲面工件直径小于或等于500mm的承压设备 2 检测条件选择 1 探头应根据工件曲率和材料厚度选择K值 选小晶片探头 对于纵缝应考虑几何临界角的限制 确保声束能扫查到整个焊接接头 探头接触面应修磨 此时注意探头入射点和K值变化 并用曲率试块作实际测定 对于环缝 一般无需修磨 若耦合不好时 可修磨探头 三 曲面 管座角焊缝和T形焊缝超声检测 2 对比试块直接采用CSK系列标准试块时 缺陷定位定量时考虑修正 也可采用曲率试块 其结构形式和人工反射体的设置可参考CSK系列标准试块确定 若曲率半径R W2 4则b 2S D0式中b 试块宽度 mm 声波波长 mmS 声程 mmD0 声源有效直径 mm 三 曲面 管座角焊缝和T形焊缝超声检测 若检测曲率半径R W2 4纵缝 对比试块的曲率半径与检测面曲率半径之差应小于10 环缝 对比试块的曲率半径为检测面曲率半径的0 9 1 5倍 三 曲面 管座角焊缝和T形焊缝超声检测 3 扫查 与对接接头相同 4 缺陷定位定量纵缝 应注意显示屏指示的缺陷深度或水平距离与缺陷实际的径向埋藏深度或水平距离弧长的差异 必要时应进行修正 环缝 定位定量与对接接头基本相同 三 曲面 管座角焊缝和T形焊缝超声检测 3 2管座角焊缝探伤1 结构插入式 斜探头在筒体外侧或内侧检测焊缝 也可在大接管内侧检测 直探头在接管内侧检测焊缝 三 曲面 管座角焊缝和T形焊缝超声检测 安放式 斜探头在接管外侧或内侧检测焊缝 直探头在筒体内侧检测焊缝 实际探伤时 可选择一种或几种组合方式探伤 三 曲面 管座角焊缝和T形焊缝超声检测 2 检测条件 单晶纵波直探头双晶纵波直探头单晶横波斜探头 K值可根据壁厚选择 但需保证不漏检危险性缺陷 在K1 1 5 2 2 5 3之间 选择探头原则 三 曲面 管座角焊缝和T形焊缝超声检测 考虑到各种类型缺陷出现的可能性 使声束尽可能垂直于焊缝中主要缺陷 检测频率2MHZ 5MHZ探头与工件接触面 三 曲面 管座角焊缝和T形焊缝超声检测 a 采用2 5MHZ直接头 双晶直探头 探头与工件接触面尺寸 R为检测面曲率半径 当时 应采用与探伤面曲率半径相同的对比试块 b 斜探头与工件接触面尺寸a或b 三 曲面 管座角焊缝和T形焊缝超声检测 a 斜探头接触长 周向检测 b 斜探头接触宽 轴向检测 D 检测面曲面直径 此式为JB3144 82锅炉大口径管座角焊缝超声波探伤标准中应用 三 曲面 管座角焊缝和T形焊缝超声检测 耦合剂与表面表面粗糙度Ra 6 3 m 耦合剂 机油 化学浆糊等 试块材质与工件相同或相近 三 曲面 管座角焊缝和T形焊缝超声检测 宽度 波长 S 声程 Do 声源有效直径 避免侧壁干涉 JB T4730 2005 GB11345 GB T1583 95均按此规定 三 曲面 管座角焊缝和T形焊缝超声检测 直探头试块 表面粗糙度 试块材质 检测面曲率半径与工件相同 反射体为平底孔 孔径为 评定线 2mm 定量线 3mm 判废线 6mm 斜探头试块 与平板对接焊缝相同 三 曲面 管座角焊缝和T形焊缝超声检测 3 仪器调整 扫描线比例 调整时最大声程位于扫描线后半部分 直探头 用试块或已知尺寸的工件底面调整 斜探头 用CSK A 或 W2 或半园试块按声程法调整扫描比例 也可按深度或水平比例调整 三 曲面 管座角焊缝和T形焊缝超声检测 不管用何种方法 均应进行缺陷位置确定时与平板工件进行对比修正 应预先根据工件尺寸 形状 探头位置计算出缺陷出现时的声程位置 或水平及深度位置值 计算出相对平板工件位置可修正的专门用于检测工件的表示式来确定位置 三 曲面 管座角焊缝和T形焊缝超声检测 检测灵敏度调整用工件园柱形曲底面作参数反射体调整 用当量计算法确定灵敏度 应选三个反射波幅小于4dB点进行测试 并以该三点的算术平均值进行灵敏度标准 也可用曲面试块校灵敏度 三 曲面 管座角焊缝和T形焊缝超声检测 4 距离 波幅曲线直探头距离 波幅曲线及各线灵敏度要求可根据不同检测标准规定要求确定 斜探头距离 波幅曲线与各标准平板对接焊缝相同 三 曲面 管座角焊缝和T形焊缝超声检测 5 缺陷测定当量 直探头探伤 测定缺陷平底孔当量直径值可用试块或当量计算尺获得 斜探头探伤与平板相同处理 三 曲面 管座角焊缝和T形焊缝超声检测 指示长度 根据缺陷最高反射波当量值 超过定量线的缺陷应测指示长度 并要确定缺陷位置 测长方法 缺陷波只有一个高点 用6dB法 三 曲面 管座角焊缝和T形焊缝超声检测 缺陷波有多个高点 端点6dB 法 相邻缺陷累计相加方法 相邻两缺陷在一直线上 其间距小于其中较小的缺陷长度时 以两缺陷长度之和作为其指示长度 不考虑间距 三 曲面 管座角焊缝和T形焊缝超声检测 6 质量验收总原则 不允许存在的缺陷 反射波幅位于 区或判废线 检测人员判定为裂纹等危害性缺陷 三 曲面 管座角焊缝和T形焊缝超声检测 非危险性缺陷单个长度和累计长度超过合格级允许范围 允许存在的缺陷 非危险性缺陷 单个或累计长度未超过合格级别值 位于 区或评定线以下非危险性缺陷 具体各标准有各自的规定 三 曲面 管座角焊缝和T形焊缝超声检测 3 3T型焊缝探伤1 T型焊缝结构与探伤方法 三 曲面 管座角焊缝和T形焊缝超声检测 图14T型焊缝探头布置图 直探头位置1 检测腹板和翼板间未焊透 翼板侧焊缝隙下层状撕裂 斜探头位置2 检测焊缝中缺陷 未焊透及其它 也可检测横向缺陷 缺陷 用一次波检测 常用45 三 曲面 管座角焊缝和T形焊缝超声检测 斜探头位置3 用二次波检测焊缝中缺陷灵敏度比位置2低 斜探头位置4 用两种K值检测 在腹板上用一次波和二次波检测焊缝中缺陷 及腹板侧坡口边缘未熔合与热影响区裂纹 三 曲面 管座角焊缝和T形焊缝超声检测 对角焊缝 直探头位置1和斜探头在腹板上位置2和3检测 常用45 63 或两种K值探头K1 K2 三 曲面 管座角焊缝和T形焊缝超声检测 三 曲面 管座角焊缝和T形焊缝超声检测 图16角接头检测探头布置图 2 检测条件选择频率 2 5HMZ直探头 10和 14晶片 盲区不大于5mm斜探头 探头K值或折射角与板厚关系 腹板厚50mm时 用K1 0 2 0 三 曲面 管座角焊缝和T形焊缝超声检测 对锅炉T型 晶片直径尺寸 14mm 方晶边长 13mm K 1 0 2 5 前沿 10mm 三 曲面 管座角焊缝和T形焊缝超声检测 3 仪器调整 扫描线比例 直探头直接在T型焊缝上调比例 利用翼板厚度调 斜探头比例调法与平板工件相同 三 曲面 管座角焊缝和T形焊缝超声检测 斜探头用CSK A或RB T试块扫深度2 1或水平2 1或水平1 1 RB T为锅炉T型接头斜探头专用试块 见锅炉标准P14 附录A 如图7 6 反射体为 2 30横孔 三 曲面 管座角焊缝和T形焊缝超声检测 三 曲面 管座角焊缝和T形焊缝超声检测 图17RB T专用试块 或5mm最小5mm 三 曲面 管座角焊缝和T形焊缝超声检测 灵敏度调整直探头 用翼板大平底的底波或平底孔试块 评定灵敏度 3 定量 3 判废 4 斜探头 与所探板厚相同的平板焊缝灵敏度同 按平板对接缝相同方法调 三 曲面 管座角焊缝和T形焊缝超声检测 锅炉T规为 CSK A 8 25 评定灵敏度 1 6 12 定量 1 6 6 判废 1 6 2 RB T 评定灵敏度 2 18 定量 2 12 判废 2 4 三 曲面 管座角焊缝和T形焊缝超声检测 4 扫查方式 确定焊缝位置 在翼板上对应于腹板中心处划一线 为焊缝中心 再根据板厚确定焊缝宽度 此外 当直探头在位置1检测时 探头垂直于腹板移动 可确定焊缝位置 方法翼板底波下降6dB开始至零 再由零上升到另一侧比底波下降6dB即焊缝区 三 曲面 管座角焊缝和T形焊缝超声检测 扫查方式 平板对接焊缝几种方式均可用 要确保焊缝及热影响区不漏检 检测横向缺陷 斜探头位置2平行焊缝扫查斜探头位置4斜平行焊缝扫查 三 曲面 管座角焊缝和T形焊缝超声检测 5 缺陷判别直探头位置1 在翼板厚处或略小于翼板厚处回波为缺陷波 未焊透 未熔合或层状撕裂 三 曲面 管座角焊缝和T形焊缝超声检测 斜探头位置2 焊缝缺陷出现在焊角波之前 焊角波一般出现在一倍板厚处或稍后 可检测的缺陷大致为裂纹 未焊透 腹板侧未熔合及气孔 夹渣等 斜探头位置4 缺陷波可根据扫描线上位置 与探头到焊缝中水平距离得出 三 曲面 管座角焊缝和T形焊缝超声检测 此时一般不出现焊角波 缺陷判别方法与平板对接焊缝相同 大致为裂纹 未焊透 未熔合 气孔 夹渣等 斜探头在位置2时作平行焊缝扫查时 检测横向缺陷时 一般无缺陷时不出现缺陷波 只要一出现便是缺陷 三 曲面 管座角焊缝和T形焊缝超声检测 6 缺陷测量与评定 测出缺陷最大反射当量和所在区域 缺陷反射波幅位于评定线以上均应予以评定 评定内容为 估判缺陷性质 缺陷波幅 指示长度 三 曲面 管座角焊缝和T形焊缝超声检测 缺陷反射波幅位于定量线以上 测定其波幅 位置和指示长度 并应记录 指示长度测量 缺陷反射波高位于II区及II区以上 反射波只有一个高点用6dB法测长 有多个高点 以端点6dB法测长 缺陷反射波高位于I区 以评定线为基准绝对灵敏度测长 三 曲面 管座角焊缝和T形焊缝超声检测 7 验收标准 不允许存在的缺陷 1 缺陷反射波位于判废线上及 区 2 缺陷反射波幅位于定量线上及 区 指示长度大于 等于10mm的条状缺陷 三 曲面 管座角焊缝和T形焊缝超声检测 3 在检测面任意2倍板厚的焊缝长度范围内有两个或两个以上指示长度小于10mm 反射波幅位于定量线上及 区的缺陷 4 检测人员判定为裂纹 未焊透 未熔合等危害性缺陷 三 曲面 管座角焊缝和T形焊缝超声检测 允许存在的缺陷除上述4条外允许存在 对缺陷评定级别时 均以腹板厚度为准 三 曲面 管座角焊缝和T形焊缝超声检测 3 4管节点焊缝探伤1 管接点焊缝结构与探伤方法 结构分T型 K型和V型 检测面选择 选择支管外表面为检测面 缺陷出现特点 70 的缺陷出现在与管侧焊缝熔合区 三 曲面 管座角焊缝和T形焊缝超声检测 探伤的横波斜探头在支管上检测为主 探伤时 应始终保持探头与焊缝尽可能垂直 必要时在主管上作辅助检测 三 曲面 管座角焊缝和T形焊缝超声检测 2 检测条件选择 探头频率 5MHZ晶体 10 10 8 12 8 8K值 2 5 2 0 1 5 1 45 60 70 三 曲面 管座角焊缝和T形焊缝超声检测 用 70 斜探头检测率最高 探头接触面 不要修磨成与接触面曲率吻合 园柱曲率变化太多 三 曲面 管座角焊缝和T形焊缝超声检测 试块 对比试块上加工有1 6 1 6槽 可调整灵敏度和测距离 波幅曲线 模拟试块适用于Y型管接点焊缝探伤 材质 曲率半径 壁 三 曲面 管座角焊缝和T形焊缝超声检测 厚与工件相同 试块上1 6 1 6方槽 2 10横孔 4 4柱孔可调灵敏度 扫描线比例 耦合剂 粘度较大的耦合剂 三 曲面 管座角焊缝和T形焊缝超声检测 3 仪器调整 扫描线比例 用声程比例调成1 1或1 2 实际调节时板厚1 5倍跨距声程在CSK A上调 也可在其它半园试块上调 三 曲面 管座角焊缝和T形焊缝超声检测 调好扫描线后 要根据板厚和焊缝节点类型 以及探头和焊缝的距离确定节点焊缝中缺陷波声程范围及在扫描线上出现的位置 声程范围可用作图或计算方法得到 三 曲面 管座角焊缝和T形焊缝超声检测 灵敏度调整可利用对比试块或模拟试块上1 6 1 6方槽作将0 5S 1 6 1 6孔调100 高距离 波幅曲线 检测灵敏度以作出1 6 1 6方槽距离 波幅曲线基础理上提高6dB 并再适当进行表面补偿 三 曲面 管座角焊缝和T形焊缝超声检测 4 缺陷的测定与判别 检测方式 与平板焊缝类似的扫查方式能采用的尽量采用 确保焊缝截面不漏检 缺陷位置确定 根据缺陷波声程 用作图法与计算法确定缺陷在焊缝中位置 三 曲面 管座角焊缝和T形焊缝超声检测 缺陷当量 根据缺陷波最高时与距离 波幅曲线比较得出 缺陷指示长度 用6dB 20dB或端点峰值法测 三 曲面 管座角焊缝和T形焊缝超声检测 对Y型或K型 由于结构原因 探伤时会出现特殊波 非缺陷波 和检测死区 此时 可根据板厚接头特点 正确选 及在主管上探等方法解决 三 曲面 管座角焊缝和T形焊缝超声检测 4 1管子和压力管道的特点和常见缺陷特点 1 管道与输送介质相对流动 要求管内尽可能光滑 还要考虑腐蚀性 设计上增加裕量 2 管道是相对固定的 3 输送的连续性 4 在役运行的管道对地面建构筑物或区域长期构成威胁 5 一般地下敷设 不易发现潜在的危险 四 管子和压力管道环向接头超声检测 常见缺陷 气孔 夹渣 未焊透 未熔合和裂纹等 四 管子和压力管道环向接头超声检测 4 2检测方法和检测条件选择1 探头 一般5MHz 壁厚大于15mm 用2 5MHz 探头主声束轴线水平偏离角不应大于2 四 管子和压力管道环向接头超声检测 2 试块 试块的曲率应与被检管径相同或相近 其曲率半径之差不应大于被检管径的10 采用的试块型号为GS 1 GS 2 GS 3 GS 4 GS 1试块适用于曲率半径大于16mm 24mm的承压设备管子和压力管道环向对接焊接接头的检测 GS 2试块适用于曲率半径大于24mm 35mm的承压设备管子和压力管道环向对接焊接接头检测 GS 3试块适用于曲率半径大于35mm 54mm的承压设备管子和压力管道环向对接焊接接头的检测 GS 4试块适用于曲率半径大于54mm 80mm的承压设备管子和压力管道环向对接焊接接头检测 四 管子和压力管道环向接头超声检测 3 检测位置及探头移动区一般要求从焊接接头两侧进行检测 确因条件限制只能从焊接接头一侧检测时 应采用两种或两种以上的不同K值探头进行检测 探头移动区应大于1 5P 四 管子和压力管道环向接头超声检测 4 3灵敏度调节和DAC曲线1 距离 波幅曲线的绘制a 一般按水平1 1调节扫描时基线 b 选择与实际工件曲率相对应的对比试块 c 距离 波幅曲线按所用探头和仪器在所选择的试块上实测的数据绘制而成 该曲线族图由评定线 定量线和判废线组成 评定线与定量线之间 包括评定线 为I区 定量线与判d 线之间 包括定量线 为 区 判废线及其以上区域为 区 四 管子和压力管道环向接头超声检测 4 3灵敏度调节和DAC曲线2 灵敏度选择不同管壁厚度的距离 波幅曲线灵敏度应符合下表的规定 四 管子和压力管道环向接头超声检测 4 4扫查方法1 一般将探头从对接焊接接头两侧垂直于焊接接头作锯齿形扫查 探头前后移动距离应符合要求 探头左右移动距离应小于探头晶片宽度的一半 2 为了观察缺陷动态波形或区分伪缺陷信号以确定缺陷的位置 方向 形状 可采用前后 左右 转角等扫查方法 四 管子和压力管道环向接头超声检测 4 5缺陷评定和质量分级缺陷位置测定 缺陷最大反射波幅的测定和缺陷指示长度的测定方法与平板对接接头相同 缺陷指示长度修正 I L R H R式中 L 探头左右移动距离 mm R 管子外径 mm H 缺陷距外表面深度 指示深度 mm 具体分级见JB T4730 3 2005表31 四 管子和压力管道环向接头超声检测 5 1组织特点奥氏体柱状结晶 晶粒粗大 直径0 1 0 5mm 长度最长达10mm 手工焊多道焊 焊缝中多处不均匀 超声波传播困难 出现林状反射晶间反射 五 奥氏体不锈钢对接接头超声检测 5 2检测条件1 波型 纵波2 探头 高阻尼窄脉冲纵波单斜探头或双晶纵波聚焦斜探头 大晶片 斜射纵波 斜探头 单晶 检测深度大的缺陷 和双晶 检测较浅的缺陷 五 奥氏体不锈钢对接接头超声检测 纵波斜探头 纵波折射角 2 45 必要时用60 或70 3 频率 目的 提高信噪比 2 5MHZ 五 奥氏体不锈钢对接接头超声检测 5 3仪器调整和检测1 扫描线比例调节 借助直探头调扫描线比例用普通探头对准厚40mm W2试块大平底将B1和B2对准4格和8格 换上纵波斜探头 将R50园弧波B1对准5格 即完成声程1 1 在不锈钢焊缝专用试块上利用不同深度横孔直接将扫描线比例按深度或水平1 1调节 五 奥氏体不锈钢对接接头超声检测 2 灵敏度对板厚T 50mm的奥氏体不锈钢焊缝 判废线 2 30 4dB 定量线 2 30 12dB 评定线 2 50 18dB 五 奥氏体不锈钢对接接头超声检测 3 检测方式利用纵波斜射的一次波检测 因二次波检测将会产生波型转换 对缺陷难于分辨 五 奥氏体不锈钢对接接头超声检测 4 缺陷指示长度测量反射波高位于定量线及以上缺陷只有一个高点时用6dB法测指示长度 有多个高点时 用端点6dB法测指示长度 反射波高位于 区的缺陷 以评定线灵敏度采用绝对灵敏度法测指示长度 五 奥氏体不